JPH0346653B2 - - Google Patents

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JPH0346653B2
JPH0346653B2 JP59161979A JP16197984A JPH0346653B2 JP H0346653 B2 JPH0346653 B2 JP H0346653B2 JP 59161979 A JP59161979 A JP 59161979A JP 16197984 A JP16197984 A JP 16197984A JP H0346653 B2 JPH0346653 B2 JP H0346653B2
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JP
Japan
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exhaust gas
speed
exhaust
engine
diameter
Prior art date
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JP59161979A
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Japanese (ja)
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JPS6140416A (en
Inventor
Asao Tadokoro
Ikuo Matsuda
Haruo Okimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Publication of JPS6140416A publication Critical patent/JPS6140416A/en
Publication of JPH0346653B2 publication Critical patent/JPH0346653B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、吸気を過給するための排気ターボ過
給機を備えるとともに、該排気ターボ過給機のタ
ービンへの排気ガス導入通路の径をエンジン運転
状態に応じて可変にする径可変手段を設けたエン
ジンに関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention includes an exhaust turbo supercharger for supercharging intake air, and the diameter of the exhaust gas introduction passage to the turbine of the exhaust turbo supercharger is This invention relates to an engine equipped with a diameter variable means that varies the diameter according to engine operating conditions.

[従来技術] 従来より、エンジン回転数や負荷等のエンジン
運転状態に応じてタービン上流の排気通路の通路
径を大小2段に切替えるようにし、エンジンの低
速運転時には上記通路径を“小”側にセツトし、
排気ガスを絞り込んでタービンへの排気の流入速
度を高め、タービンを高速回転させることによつ
て過給圧を早期に向上させ、低速域におけるエン
ジンの出力性能の向上を図るようにしたタービン
過給機付エンジンは公知である(実開昭56−
161139号公報参照)。
[Prior art] Conventionally, the diameter of the exhaust passage upstream of the turbine is switched between large and small depending on engine operating conditions such as engine speed and load, and when the engine is operating at low speed, the passage diameter is set to the "small" side. and set it to
Turbine supercharging improves the engine's output performance in the low speed range by narrowing down the exhaust gas and increasing the speed at which the exhaust flows into the turbine, causing the turbine to rotate at high speed to quickly increase boost pressure. The attached engine is publicly known (utility development 1986-
(Refer to Publication No. 161139).

かかる構造のエンジンでは、低速域においてタ
ービン出力の向上により過給効率を向上すること
ができ、それにともなつて、エンジンの出力性能
をある程度向上することができる。
In an engine having such a structure, the turbocharging efficiency can be improved by improving the turbine output in a low speed range, and accordingly, the output performance of the engine can be improved to some extent.

しかしながら、低速域においては、排気ガス導
入通路の径が小さく絞り込まれているため、エン
ジン回転数の増大にともなつてタービン上流側の
排圧は急激に上昇する。このような排圧の上昇は
内部EGR量(燃焼室内にそのまま残留する排気
ガス量)の増加等エンジンの燃焼性を阻害する大
きな要因となる。
However, in a low speed range, the diameter of the exhaust gas introduction passage is narrowed down to a small diameter, so as the engine speed increases, the exhaust pressure on the upstream side of the turbine increases rapidly. Such an increase in exhaust pressure becomes a major factor that inhibits engine combustibility, such as an increase in the amount of internal EGR (the amount of exhaust gas that remains in the combustion chamber).

そのうえ、上記の如き排気ガス導入通路の通路
径の絞り込みは、排気ガス温度の極度の低下を招
来する。即ち、通路径の絞り込みによつて排気ガ
ス流速が増大すると、確かにタービン出力は向上
するが、その反面、排気ガス流速が早くなると、
排気ガスが有する熱エネルギが運転エネルギに変
換され、タービンに吸収されて排気ガス温度がそ
の分だけ低下する。この低下は、排気ガス浄化の
面から極力避けることが好ましい。
Moreover, narrowing down the diameter of the exhaust gas introduction passage as described above causes an extreme drop in exhaust gas temperature. In other words, if the exhaust gas flow rate increases by narrowing the passage diameter, the turbine output will certainly improve, but on the other hand, if the exhaust gas flow rate increases,
Thermal energy contained in the exhaust gas is converted into operating energy and absorbed by the turbine, reducing the exhaust gas temperature by that amount. It is preferable to avoid this decrease as much as possible from the viewpoint of exhaust gas purification.

とりわけ、高出力を必要としないエンジンの低
速低負荷の定常運転時において、タービンへの排
気ガス導入通路径を絞り込むと、排圧の上昇に伴
つて内部EGRが増加し、エンジンの燃焼性が過
度に阻害されるうえ、排気ガス温度が低下し、ま
た燃焼性を確保するために、燃料を増量する必要
が生じて、燃費性能が悪化するといつた問題があ
る。
In particular, during low-speed, low-load steady operation of an engine that does not require high output, if the diameter of the exhaust gas introduction passage to the turbine is narrowed, internal EGR will increase as the exhaust pressure increases, causing excessive engine combustibility. In addition, the exhaust gas temperature decreases, and in order to ensure combustibility, it becomes necessary to increase the amount of fuel, which causes problems such as deterioration of fuel efficiency.

一方、特開昭58−176417号公報には、タービン
ノズル面積を可変とし、該タービンノズル面積を
低回転域で絞り、高回転域で広がるようにし、か
つエンジン負荷に対応して高負荷域では絞り、低
負荷域では広がる特性にしたがつて制御するよう
にしたターボ過吸機付エンジンが提案されてい
る。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-176417 discloses that the turbine nozzle area is made variable, and the turbine nozzle area is narrowed in the low rotation range and widened in the high rotation range, and that An engine with a turbocharger has been proposed that controls the throttle according to characteristics that widen in the low load range.

このものは、タービンノズル面積を回転数及び
負荷に応じて微細に制御できるものの、制御が複
雑化するうえ、低速域では、タービンノズル面積
が小さく設定されるため、タービンノズル面積を
大小2段に切り換える前記従来例と基本的に同様
の問題がある。即ち、排気ガス流量に比例させて
タービンノズル面積を制御する方法は、一見きわ
めて合理的なように思えるが、前述したように、
排気ガス温度の低下という問題は、制御を考える
うえで重要な要素である。
Although this type allows fine control of the turbine nozzle area according to the rotation speed and load, the control becomes complicated and the turbine nozzle area is set small in the low speed range, so the turbine nozzle area is divided into two stages, large and small. There are basically the same problems as in the conventional example of switching. In other words, the method of controlling the turbine nozzle area in proportion to the exhaust gas flow rate seems to be extremely rational at first glance, but as mentioned above,
The problem of reducing exhaust gas temperature is an important factor when considering control.

また、中速負荷からの加速(高負荷)運転に移
行する場合、タービンノズル面積は中速低負荷域
で相当に広くなつているため、ターボ過吸機によ
る高出力はさほど望めない状態にあり、加速初期
において加速応答性を有効に確保することができ
ない問題がある。
In addition, when transitioning from medium-speed load to acceleration (high-load) operation, the turbine nozzle area becomes considerably wider in the medium-speed and low-load range, so high output from the turbocharger cannot be expected. However, there is a problem in that acceleration responsiveness cannot be effectively ensured in the initial stage of acceleration.

[発明の目的] 本発明の目的は、タービンへの排気ガス導入通
路の通路径の径可変手段を備えたターボ過給機付
エンジンにおいて、制御を複雑化することなしに
タービンノズル径をエンジンの種々の運転領域に
応じて最適に制御することができるターボ過給機
付エンジンの制御装置を提供することである。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to adjust the diameter of the turbine nozzle of the engine without complicating control in a turbocharged engine equipped with a means for varying the diameter of the exhaust gas introduction passage to the turbine. An object of the present invention is to provide a control device for a turbocharged engine that can perform optimal control according to various operating regions.

[発明の構成] このため、本発明は、吸気を過給するための排
気ターボ過給機を備えるとともに、該排気ターボ
過給機のタービンへの排気ガス導入通路の径をエ
ンジン運転状態に応じて可変にする径可変手段を
設けたエンジンにおいて、低速・低負荷運転領域
に及び高速・高負荷運転領域において上記径可変
手段により排気ガス導入通路の径を大きくする一
方、上記2つの運転領域以外の運転領域において
は、負荷の大小に拘わらず上記径可変手段により
排気ガス導入通路の径を小さくするようにしたこ
とを特徴とする排気ターボ過吸機付エンジンの制
御装置を提供するものである。
[Configuration of the Invention] Therefore, the present invention includes an exhaust turbo supercharger for supercharging intake air, and also adjusts the diameter of the exhaust gas introduction passage to the turbine of the exhaust turbo supercharger depending on the engine operating state. In an engine equipped with a diameter variable means that makes the diameter variable, the diameter of the exhaust gas introduction passage is increased by the diameter variable means in the low speed/low load operating range and in the high speed/high load operating range, while The present invention provides a control device for an engine equipped with an exhaust turbo superintake, characterized in that the diameter of the exhaust gas introduction passage is reduced by the diameter variable means in the operating range of the invention, regardless of the magnitude of the load. .

[発明の効果] 本発明によれば、エンジンの低速・低負荷運転
時、つまり軽負荷運転時において、排圧を比較的
低圧に保持することができ、燃焼性の向上,燃費
性能の向上を図ることができ、排気ガスの温度低
下を有効に防止することができるので、エミツシ
ヨン性能を大幅に向上できる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, the exhaust pressure can be maintained at a relatively low pressure during low speed and low load operation of the engine, that is, during light load operation, improving combustibility and fuel efficiency. This makes it possible to effectively prevent a drop in the temperature of the exhaust gas, thereby significantly improving the emission performance.

また、中速運転域では排気ガス導入通路径を絞
つて過吸圧を高めることによりエンジンの高出力
を保証することができ、とりわけ中速低負荷から
の加速運転において加速応答性を向上させること
ができる。
In addition, in the medium-speed operating range, by narrowing the diameter of the exhaust gas introduction passage and increasing supersuction pressure, it is possible to guarantee high engine output, and in particular, it improves acceleration response in acceleration from medium-speed and low load. I can do it.

[実施例] 以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
[Examples] Examples of the present invention will be described in detail below.

第1図に示すように、エンジン1は、吸気弁
2、排気弁3によつて夫々燃焼室4に対して開閉
される吸気通路と排気通路6とにまたがつて設置
したターボ過給機7を備えており、排気通路6を
流下する排気ガスによつてタービン9が駆動され
ると、これに連動してブロア10が駆動され、ブ
ロア10によつて昇圧した吸気を燃焼室4に供給
することによつて、所謂吸気過給を行なうように
した基本構造をを有している。
As shown in FIG. 1, the engine 1 includes a turbo supercharger 7 installed across an intake passage and an exhaust passage 6, which are opened and closed with respect to a combustion chamber 4 by an intake valve 2 and an exhaust valve 3, respectively. When the turbine 9 is driven by the exhaust gas flowing down the exhaust passage 6, the blower 10 is driven in conjunction with this, and the intake air pressurized by the blower 10 is supplied to the combustion chamber 4. In particular, it has a basic structure that performs so-called intake supercharging.

上記吸気通路5のブロア10の上流側には、エ
アクリーナ11が設置され、その下流には、時々
刻々の吸気量を計量するエアフローメータ12が
介設されている。また、吸気通路5のブロア10
の下流側には、エンジン1の負荷に応じて開閉さ
れるスロツトル弁13が介設されるとともに、そ
の下流には、燃料噴射弁14が臨設されている。
An air cleaner 11 is installed in the intake passage 5 on the upstream side of the blower 10, and an air flow meter 12 is installed downstream of the air cleaner 11 to measure the amount of intake air from moment to moment. In addition, the blower 10 of the intake passage 5
A throttle valve 13, which is opened and closed according to the load of the engine 1, is provided downstream of the throttle valve 13, and a fuel injection valve 14 is provided downstream of the throttle valve 13.

一方、排気通路6は、タービン9の排気導入口
部において、仕切壁15によつて低速用排気ガス
導入通路16と高速用排気ガス導入通路17とに
仕切られていて、高速用排気ガス導入通路17の
上流側は、本発明にいう径可変手段としての切替
バルブ18によつてオン,オフ的に開閉されるよ
うになつている。また、タービン9下流の排気通
路6には、触媒式排気ガス浄化装置19が介設さ
れている。
On the other hand, the exhaust passage 6 is partitioned into a low-speed exhaust gas introduction passage 16 and a high-speed exhaust gas introduction passage 17 by a partition wall 15 at the exhaust gas introduction port of the turbine 9. The upstream side of the valve 17 is opened and closed on and off by a switching valve 18, which serves as a diameter variable means according to the present invention. Furthermore, a catalytic exhaust gas purification device 19 is interposed in the exhaust passage 6 downstream of the turbine 9.

上記低速用排気ガス導入通路16には、タービ
ン9をバイパスしてタービン9下流の排気通路6
に排気ガスの一部をバイパスさせるウエストゲー
ト通路20が開口されており、該通路20をウエ
ストゲートバルブ21によつて開閉制御すること
により、以下に説明するように、過給圧が予め設
定した最高過給圧を越えて高圧とならないように
過給圧を制御する。
The low-speed exhaust gas introduction passage 16 includes an exhaust passage 6 downstream of the turbine 9 that bypasses the turbine 9.
A waste gate passage 20 is opened to bypass a part of the exhaust gas, and by opening and closing the passage 20 with a waste gate valve 21, the supercharging pressure is set in advance as described below. Control the boost pressure so that it does not exceed the maximum boost pressure.

また、タービン9と触媒式排気ガス浄化装置1
9との間の排気通路6とスロツトル弁13下流の
吸気通路5とは、排気ガス還流通路(以下、単に
EGR通路という。)22によつて連通され、EGR
通路22に介設した排気ガス還流制御バルブ(以
下、EGRバルブという。)23が開かれたときに
は、排気ガスの一部を吸気側に還流させ、よく知
られているように、不活性な還流排気ガスによつ
てエンジン1の最高燃焼温度の過度の上昇を制御
してNOxの発生を抑制する。
In addition, the turbine 9 and the catalytic exhaust gas purification device 1
9 and the intake passage 5 downstream of the throttle valve 13 are referred to as exhaust gas recirculation passages (hereinafter simply referred to as exhaust gas recirculation passages).
It's called the EGR passage. )22, EGR
When the exhaust gas recirculation control valve (hereinafter referred to as EGR valve) 23 installed in the passage 22 is opened, part of the exhaust gas is recirculated to the intake side, and as is well known, an inert recirculation is performed. The generation of NOx is suppressed by controlling an excessive increase in the maximum combustion temperature of the engine 1 by exhaust gas.

上記ウエストバルブ21,切替バルブ18,燃
焼室4に臨設した点火プラグ24および燃料噴射
弁14等のエンジン1の燃焼性に直接,間接に関
与するものについては、以下に詳述するように、
車両に装備したコンピユータ25によつて制御を
行なう。
Those directly or indirectly involved in the combustibility of the engine 1, such as the waist valve 21, the switching valve 18, the spark plug 24 installed in the combustion chamber 4, and the fuel injection valve 14, are detailed below.
Control is performed by a computer 25 installed in the vehicle.

このコンピユータ25は、エアフローメータ1
2によつて検出される吸気量、回転数センサ26
によつて検出されるエンジン回転数、スロツトル
弁13下流の吸気通路5に設置した圧力センサ2
7によつて検出される過給圧もしくは負荷および
タービン9下流の排気通路6に設置した圧力セン
サ28によつて検出される排圧を基本データとし
て、切替バルブ18に対する開閉制御の他、燃料
噴射弁14に対する燃料制御、点火プラグ24に
対する点火進角制御等を実行する。
This computer 25 is connected to the air flow meter 1.
2 detected by the intake air amount and rotation speed sensor 26
The engine speed is detected by the pressure sensor 2 installed in the intake passage 5 downstream of the throttle valve 13.
7 and the exhaust pressure detected by the pressure sensor 28 installed in the exhaust passage 6 downstream of the turbine 9 are used as basic data to control the opening and closing of the switching valve 18 as well as fuel injection. It executes fuel control for the valve 14, ignition advance control for the spark plug 24, etc.

上記切替バルブ18の開閉は、基本的には、切
替バルブ18を設置した排気通路6のタービン上
流部分における排圧を作動源とするダイヤフラム
式の切替アクチユエータ29により行なう。
The switching valve 18 is basically opened and closed by a diaphragm type switching actuator 29 whose operating source is exhaust pressure in the upstream portion of the turbine in the exhaust passage 6 in which the switching valve 18 is installed.

この切替アクチユエータ29に対して排圧を導
入する排圧導入通路30の途中には、上記コンピ
ユータ25によつて開閉が制御される第1コント
ロールバルブ31が介設されており、この第1コ
ントロールバルブ31が開作動されて、切替アク
チユエータ29の第1圧力室29aに排圧が作用
すると、ダイヤフラム29bはダイヤフラム29
bに一端が固定された作動ロツド29cをコイル
バネ29dのバネ力に抗して図の矢印A方向に押
し、リンク機構29eを介して切替バルブ18を
開作動させる。また、切替アクチユエータ29の
第2圧力室29fには、スロツトル弁13の吸気
通路5に負圧取出口を有する負圧導入通路32を
連通させ、この負圧導入通路32の途中には、コ
ンピユータ25によつて開閉が制御される第2コ
ントロールバルブ33を介設している。この負圧
導入通路32および第2コントロールバルブ33
は、以下に詳述するように、エンジンの低速・低
負荷運転時のように、排圧が切替アクチユエータ
29を開作動させるのに十分な程度にまで高くな
い段階で、スロツトル弁13下流の吸気負圧を第
2圧力室29fに導入することにより、切替アク
チユエータ29を確実に開作動させるためのもの
である。
A first control valve 31 whose opening/closing is controlled by the computer 25 is interposed in the middle of the exhaust pressure introduction passage 30 that introduces exhaust pressure to the switching actuator 29. 31 is opened and exhaust pressure acts on the first pressure chamber 29a of the switching actuator 29, the diaphragm 29b
The actuating rod 29c, one end of which is fixed to the coil spring 29d, is pushed in the direction of arrow A in the figure against the spring force of the coil spring 29d, and the switching valve 18 is opened via the link mechanism 29e. Further, a negative pressure introduction passage 32 having a negative pressure outlet in the intake passage 5 of the throttle valve 13 is communicated with the second pressure chamber 29f of the switching actuator 29. A second control valve 33 whose opening and closing are controlled by is provided. This negative pressure introduction passage 32 and the second control valve 33
As will be described in detail below, when the exhaust pressure is not high enough to open the switching actuator 29, such as when the engine is operating at low speed and low load, the intake air downstream of the throttle valve 13 is This is to ensure that the switching actuator 29 is opened by introducing negative pressure into the second pressure chamber 29f.

なお、ウエストゲートバルブ21の開閉は、ブ
ロア10の吐出圧を駆動源とするダイヤフラム式
のウエストゲート・アクチユエータ34によつて
行なうようにし、このウエストゲート・アクチユ
エータ34に吐出圧を導く圧力導入通路35の途
中には、ブロア10上流の吸気通路5に連通する
リリーフ通路36を設け、このリリーフ通路36
の途中には、リリーフ量を制御するコントロール
バルブ37を介設している。このコントロールバ
ルブ37はコンピユータ25によつて制御するよ
うにし、排気通路6に設置した圧力センサ28に
よつて検出される排圧が設定値を越えて上昇しよ
うとした際には、コントロールバルブ37を閉作
動してリリーフ通路36を閉じ、圧力導入通路3
5を通してブロア10の吐出圧を作用させ、ウエ
ストゲートバルブ21を開作動し、排気ガスの一
部をウエストゲート通路20を通してタービン9
をバイパスさせ、過給圧の過度の上昇を防止す
る。
Note that the wastegate valve 21 is opened and closed by a diaphragm type wastegate actuator 34 which uses the discharge pressure of the blower 10 as a driving source, and a pressure introduction passage 35 leads the discharge pressure to the wastegate actuator 34. A relief passage 36 communicating with the intake passage 5 upstream of the blower 10 is provided in the middle of the
A control valve 37 for controlling the amount of relief is interposed in the middle. This control valve 37 is controlled by the computer 25, and when the exhaust pressure detected by the pressure sensor 28 installed in the exhaust passage 6 is about to rise beyond a set value, the control valve 37 is controlled by the computer 25. The closing operation closes the relief passage 36, and the pressure introduction passage 3
5, the discharge pressure of the blower 10 is applied to open the waste gate valve 21, and a part of the exhaust gas is passed through the waste gate passage 20 to the turbine 9.
bypass and prevent excessive increase in boost pressure.

次に、本発明の特徴である切替バルブ18に対
する制御方式を説明する。
Next, a control method for the switching valve 18, which is a feature of the present invention, will be explained.

第2図に示すように、エンジン1の全運転領域
を計3つの運転ゾーンA,B,Cに区分けし、各
運転ゾーンごとに以下の如くに切替バルブ18の
開閉制御を行なう。
As shown in FIG. 2, the entire operating range of the engine 1 is divided into a total of three operating zones A, B, and C, and the opening and closing of the switching valve 18 is controlled for each operating zone as follows.

() 低速・低負荷運転ゾーンA この低速・低負荷運転ゾーンA、つまり回転数
センサ26によつて検出されるエンジン回転数が
設定回転数以下で、かつ圧力センサ27によつて
検出されるエンジン負荷が設定値以下である運転
域では、コンピユータ25により、第1,第2コ
ントロールバルブ31,33を同時に開作動す
る。従つて、この場合には、切替アクチユエータ
29の第1圧力室29aには排圧が、第2圧力室
29fにはスロツトル弁13下流の高い吸気負圧
が夫々作用する結果、両圧力室29a,29f間
の差圧が大となつて切替アクチユエータ29は確
実に開作動される。このため、切替バルブ18
は、高速用排気ガス導入通路17を開き、排気ガ
スは低速用,高速用の両方の排気ガス導入通路1
6,17を通してタービン9に導入される。つま
り、排気ガス導入通路全体の通路径(A/R)は
拡大された状態に設定される。その結果、タービ
ン9上流の排圧は比較的低圧に維持され、排圧の
上昇に伴う燃焼性の低下が補償され、排気ガス温
度が極度に低下してエミツシヨン性能が悪化する
こともない。つまり、この運転ゾーンAでは、さ
ほど高い出力性能を必要としないので、燃焼性,
燃費性能を重視した制御を行なう。
() Low speed/low load operation zone A In this low speed/low load operation zone A, the engine speed detected by the rotation speed sensor 26 is equal to or lower than the set rotation speed, and the engine speed is detected by the pressure sensor 27. In the operating range where the load is below the set value, the computer 25 simultaneously opens the first and second control valves 31 and 33. Therefore, in this case, exhaust pressure acts on the first pressure chamber 29a of the switching actuator 29, and high intake negative pressure downstream of the throttle valve 13 acts on the second pressure chamber 29f, so that both pressure chambers 29a, The differential pressure between 29f becomes large and the switching actuator 29 is reliably opened. For this reason, the switching valve 18
opens the high-speed exhaust gas introduction passage 17, and the exhaust gas flows through both the low-speed and high-speed exhaust gas introduction passages 1.
6 and 17 into the turbine 9. In other words, the passage diameter (A/R) of the entire exhaust gas introduction passage is set to be enlarged. As a result, the exhaust pressure upstream of the turbine 9 is maintained at a relatively low pressure, the decrease in combustibility caused by the increase in the exhaust pressure is compensated for, and the exhaust gas temperature does not drop extremely and the emission performance deteriorates. In other words, in this operating zone A, very high output performance is not required, so flammability,
Control is performed with emphasis on fuel efficiency.

() 中間運転ゾーンB この運転ゾーンB、つまり、全運転領域のうち
で低速・低負荷運転ゾーンA及び高速・高負荷運
転ゾーンCを除いた、排気ガス量が比較的少ない
運転ゾーンでは、切替バルブ18を閉作動する。
このめ、コンピユータ25は、第1,第2コント
ロールバルブ31,33の両方を閉作動する。従
つて、この場合には、切替アクチユエータ29は
コイルスプリング29dのバネ力によつて切替バ
ルブ18を閉作動するように機能し、高速用排気
ガス導入通路17を閉じる。その結果、排気ガス
は専ら低速用排気ガス導入通路16を通してター
ビン9に導入されるようになり、排気ガスは低速
用排気ガス導入通路16によつて絞り込まれて高
速となつてタービン9に流入し、タービン9を高
速駆動し、ブロア10は吸気を有効に昇圧して、
この運転ゾーンBにおける吸気過給を実効あるも
のとする。
() Intermediate operation zone B In this operation zone B, that is, the operation zone where the amount of exhaust gas is relatively small, excluding the low speed/low load operation zone A and the high speed/high load operation zone C among all operation areas, switching is not possible. Valve 18 is closed.
Therefore, the computer 25 closes both the first and second control valves 31 and 33. Therefore, in this case, the switching actuator 29 functions to close the switching valve 18 by the spring force of the coil spring 29d, thereby closing the high-speed exhaust gas introduction passage 17. As a result, the exhaust gas is introduced into the turbine 9 exclusively through the low-speed exhaust gas introduction passage 16, and the exhaust gas is narrowed down by the low-speed exhaust gas introduction passage 16 and flows into the turbine 9 at high speed. , the turbine 9 is driven at high speed, the blower 10 effectively boosts the pressure of the intake air,
Intake supercharging in this operation zone B is assumed to be effective.

従つて、この運転ゾーンBでは、必要な高出力
が得られることになる。とりわけ、エンジンの中
速運転域では負荷の大小に拘わらず排気ガス導入
通路を絞つて高出力を保証しているため、中速低
負荷から加速を行つた場合にも、エンジン出力が
スムーズに立上がり、良好な加速応答性が得られ
る。
Therefore, in this operation zone B, the necessary high output can be obtained. In particular, in the engine's medium-speed operating range, the exhaust gas introduction passage is narrowed to ensure high output regardless of the load, so even when accelerating from a medium-speed and low load, the engine output rises smoothly. , good acceleration response can be obtained.

なお、この運転ゾーンBでは、低速・低負荷運
転ゾーンAに比して排気ガス量が全体として増加
しており、排気ガス温度の低下は、排気ガス浄化
装置の浄化性能をさほど悪化させることはない。
In addition, in this operation zone B, the amount of exhaust gas is increased as a whole compared to low speed/low load operation zone A, and the decrease in exhaust gas temperature does not significantly deteriorate the purification performance of the exhaust gas purification device. do not have.

() 高速・高負荷運転ゾーンC この運転ゾーンCでは、ターボ過給機7の本来
の目的である過給による出力性能の向上を図るた
め、切替バルブ18を開作動する。この場合に
は、タービン9上流の排圧が十分に高いので、第
1コントロールバルブ31をコンピユータ25に
よつて開作動すれば、それだけで切替アクチユエ
ータ29を開作動させることができ、切替バルブ
18はこれに応じて高速用排気ガス導入通路17
を開き、低速用、高速用両方の排気ガス導入通路
16,17から多量の排気ガスをタービン9に導
入し、タービン9、したがつてブロア10を高速
駆動する。その結果、エンジン1の出力は過給に
よる充填効率のアツプに応じてアツプされ、高出
力化が達成される。
() High-speed/high-load operation zone C In this operation zone C, the switching valve 18 is opened in order to improve the output performance by supercharging, which is the original purpose of the turbocharger 7. In this case, since the exhaust pressure upstream of the turbine 9 is sufficiently high, if the first control valve 31 is opened by the computer 25, the switching actuator 29 can be opened simply by opening the first control valve 31 using the computer 25. Accordingly, the high-speed exhaust gas introduction passage 17
is opened, a large amount of exhaust gas is introduced into the turbine 9 from both the low-speed and high-speed exhaust gas introduction passages 16 and 17, and the turbine 9 and therefore the blower 10 are driven at high speed. As a result, the output of the engine 1 is increased in accordance with the increase in charging efficiency due to supercharging, and high output is achieved.

なお、過給圧は前述したウエストゲートバルブ
21の制御を通じて、予め設定した最高過給圧を
越えて上昇しないように制御される。
Note that the boost pressure is controlled through the control of the waste gate valve 21 described above so as not to rise above a preset maximum boost pressure.

なお、以上の実施例では、タービン9への排気
ガス導入通路を低速用,高速用の2つの排気ガス
導入通路16,17に分けて、高速用排気ガス導
入通路17を切替バルブ18によつて開閉するこ
とによつて通路径を切替えるようにしたが、本発
明は、比較的小径の排気ガス導入通路を有する低
速用ターボ過給機と、比較的大径の排気ガス導入
通路を有する高速用ターボ過給機とを備え、低速
時においては低速用ターボ過給機を専用するよう
にし、高速時には高速用ターボ過給機を専用する
か両ターボ過給機を併用するようにした型式のエ
ンジンにも適用しうることはいうまでもない。
In the above embodiment, the exhaust gas introduction passage to the turbine 9 is divided into two exhaust gas introduction passages 16 and 17 for low speed and high speed, and the high speed exhaust gas introduction passage 17 is controlled by the switching valve 18. Although the passage diameter is changed by opening and closing, the present invention provides a low-speed turbo supercharger having a relatively small-diameter exhaust gas introduction passage and a high-speed turbo supercharger having a relatively large-diameter exhaust gas introduction passage. A type of engine equipped with a turbo supercharger, in which the low speed turbo supercharger is used exclusively at low speeds, and the high speed turbo supercharger is dedicated or both turbo superchargers are used at high speeds. Needless to say, it can also be applied to

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例にかかるエンジンのシ
ステム構成図、第2図は切替バルブの開閉制御方
式の一例を示すグラフである。 1……エンジン、5……吸気通路、6……排気
通路、7……ターボ過給機、9……タービン、1
0……ブロア、14……燃料噴射弁、16,17
……低速用,高速用排気ガス導入通路、18……
切替バルブ、25……コンピユータ、29……切
替アクチユエータ、31……第1コントロールバ
ルブ、32……負圧導入通路、33……第2コン
トロールバルブ。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing an example of a switching valve opening/closing control method. 1... Engine, 5... Intake passage, 6... Exhaust passage, 7... Turbo supercharger, 9... Turbine, 1
0... Blower, 14... Fuel injection valve, 16, 17
...Exhaust gas introduction passage for low speed and high speed, 18...
Switching valve, 25... Computer, 29... Switching actuator, 31... First control valve, 32... Negative pressure introduction passage, 33... Second control valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 吸気を過給するための排気ターボ過給機を備
えるとともに、該排気ターボ過給機のタービンの
排気ガス導入通路の径をエンジン運転状態に応じ
て可変にする径可変手段を設けたエンジンにおい
て、 低速・低負荷運転領域に及び高速・高負荷運転
領域において上記径可変手段により排気ガス導入
通路の径を大きくする一方、上記2つの運転領域
以外の運転領域においては、負荷の大小に拘わら
ず上記径可変手段により排気ガス導入通路の径を
小さくするようにしたことを特徴とする排気ター
ボ過給機付エンジンの制御装置。
[Scope of Claims] 1. A variable diameter system that includes an exhaust turbo supercharger for supercharging intake air, and that changes the diameter of the exhaust gas introduction passage of the turbine of the exhaust turbo supercharger according to engine operating conditions. In the engine provided with the means, the diameter of the exhaust gas introduction passage is increased by the diameter variable means in the low speed/low load operating range and the high speed/high load operating range, while in the operating range other than the above two operating ranges, A control device for an engine equipped with an exhaust turbo supercharger, characterized in that the diameter of the exhaust gas introduction passage is reduced by the diameter variable means regardless of the magnitude of the load.
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JPS58176417A (en) * 1982-04-08 1983-10-15 Mitsubishi Motors Corp Variable nozzle control device for turbosupercharger

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